某商住楼火灾后检测与分析

岳亮亮 （安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽 合肥 230088）

0 前言

火灾为在时间或空间上不受人为控制的燃烧。在各种灾害中，火灾是最为常见、普遍地威胁公众安全的灾害之一。建筑物灾后的加固及重建工作则涉及经济、安全等多方面因素，在保证不留安全隐患的同时应尽可能的经济、合理，不过度加固及盲目拆除。为了解灾后建筑物的质量情况，给后期加固设计提供技术依据，火灾后的检测鉴定则是尤为重要的一环。本文以某商住楼为例，通过现场检查与检测，评定建筑物灾后的安全状况，为后续的加固处理提供建议与技术资料，并为同类灾后检测提供参考。

1 工程概况

某商住楼为多层框架结构，总建筑面积约两万余平方米。该建筑一、二层为商业用房，结构混凝土设计强度等级为C30。因商场不慎失火且火灾持续时间较长，为了解灾后主体结构质量情况，给建筑结构安全性评价和后续处理提供技术资料，需对火灾后工程质量进行检测。

2 现场检测

根据委托要求并结合现场情况，2019年9月12日至20日对该建筑一、二层主体结构进行火灾后现场检测，主要检测项目包括火损后结构混凝土外观质量、混凝土火损后中性化深度和烧伤深度、完好区域结构混凝土强度、火损混凝土强度损失评估以及钢筋力学性检验等。

2.1 火损后构件外观质量检测

现场采用观察、锤敲、尺量等方法检测火损后结构混凝土外观质量，并依据《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS 252:2009）[1]综合油烟和烟灰、混凝土颜色改变、火灾裂缝、锤击反应、混凝土脱落情况、受力钢筋露筋情况、受力钢筋粘接性能及构件变形情况等因素对火灾后混凝土板、框架梁及框架柱损伤等级进行初步鉴定评级，根据构件受损严重情况由轻至重可评定为Ⅱa、Ⅱb、Ⅲ、Ⅳ级。其中Ⅱa级为轻微或未直接遭受烧灼作用，结构材料及结构性能未受或仅受轻微影响，可不采取措施或仅采取提高耐久性的措施；Ⅱb级为轻度烧灼，未对结构材料及结构性能产生明显影响，尚不影响结构安全，应采取提高耐久性或局部处理和外观修复措施；Ⅲ级为中度烧灼尚未破坏，显著影响结构材料或结构性能，明显变形或开裂，对结构安全或正常使用产生不利影响，应采取加固或局部更换措施；Ⅳ级为破坏，火灾中或火灾后结构倒塌或构件塌落，结构严重烧灼损坏、变形损坏或开裂损坏，结构承载能力丧失或大部丧失，危及结构安全，必须立即采取安全支护、彻底加固或拆除更换措施。

根据现场检测结果，一层结构中火损比较严重的构件集中在2-16～C-H区域，其中有11根柱初步鉴定评级为Ⅲ级，烧伤严重，混凝土保护层已受到损伤，约占柱总数的14%。该区域现浇板板底混凝土普遍崩落、钢筋外露，火损最严重处板已烧穿，总面积约920m2，约占总面积的48%。有5道框架梁初步鉴定评级为Ⅲ级，梁底钢筋的混凝土保护层受到损伤，占梁类构件的4%。二层结构中火损比较严重的构件集中在2-16～A-G区域，其中有6根柱初步鉴定评级为Ⅲ级，烧伤严重，混凝土保护层已受到损伤，约占柱总数的6%，该区域现浇板板底混凝土普遍崩落、钢筋外露，火损最严重处板已烧穿，总面积约1020m2，占总面积的49%，有27道初步鉴定评级为Ⅲ级，梁烧伤严重，梁底钢筋的混凝土保护层受到损伤，占梁类构件的4%。其余构件初步鉴定评级为Ⅱa或Ⅱb级，为轻微或为轻度烧灼，主要表现为表面粉刷层黑色覆盖，少量龟裂纹，结构混凝土完好，无明显破损。

2.2 梁、板的挠度

为了解混凝土构件受火灾影响后的变形情况，现场采用水准仪对火损严重区域的框架梁及现浇板的挠度进行了检测。

现场共计抽检了7榀框架梁，梁中部相对于两端最大挠度值为9mm～45mm，最大挠度值为45mm。共计抽检2块现浇板，板跨中相对于支座处挠度值分别为65mm和42mm。

2.3 混凝土抗压强度

现场采用回弹兼钻芯修正的方法对未被烧伤部分框架梁及框架柱混凝土抗压强度进行检测。回弹法是采用回弹仪弹击混凝土表面，测试混凝土表面硬度，根据回弹值来推定混凝土抗压强度的一种间接非破损检测方法，回弹的测试及计算依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23-2011）[2]进行。钻芯法是利用工程钻机直接从结构混凝土上钻取芯样，并对芯样进行切割磨平后等一系列加工后进行抗压强度试验的一种直接检测方法，芯样的钻取、加工和试验依据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（JGJ/T 384-2016）[3]进行。火灾后构件不具备回弹法测试条件，无法直接采用回弹法检测其混凝土抗压强度，因此采用回弹兼钻芯修正的方法检测火损后构件的混凝土抗压强度。回弹兼钻芯修正法既可利用回弹法进行大量测试而不损伤结构，又可利用钻芯法提高其检测精度。

根据现场具体情况，现场共计钻取24个直径为75mm的芯样，其中12个框架柱芯样抗压强度代表值为39.5MPa～45.2MPa，12个框架梁芯样抗压强度代表值为37.2MPa～46.6MPa。

根据回弹统一测强曲线，计算构件各测区的混凝土强度换算值，用芯样抗压强度修正后，计算各构件的混凝土强度平均值、标准差、最小值、推定值等参数。

按照前述南水北调工程供水利润形成等式，可变换为：工程供水价-变动成本=[固定成本+税后利润/(1-所得税率)]/供水量。

根据检测结果，抽检的一层、二层框架柱混凝土强度推定值35.6MPa～37.3MPa，一层、二层框架梁混凝土强度推定值32.2MPa～38.6MPa，均符合设计强度等级C30的要求。

2.4 混凝土烧伤中性深度

现场利用1%～2%浓度的酒精酚酞溶液测试混凝土烧伤的中性化深度。普通混凝土PH值整体呈碱性，当用1%～2%浓度的酒精酚酞溶液喷洒其上时会呈红色。当混凝土温度达到450℃以上时，混凝土中的游离Ca(OH)2将分解成CaO和H2O，混凝土由碱性向中性转化，当用1%～2%浓度的酒精酚酞溶液喷洒其上时则无红色呈现，此位置即是烧伤中性深度。根据此原理即可采用1%～2%浓度的酒精酚酞溶液测试混凝土烧伤的中性化深度，具体检测结果见下表。

根据上表，抽检的烧伤较为严重区域5根构件混凝土表面泛红、泛白，局部露石剥落，烧伤中性化深度较深，为14mm～28mm，平均深度为17mm。一般烧伤区的5根构件中性化深度为6mm～13mm，平均深度为10mm。轻微烧伤区的两根构件混凝土中性化深度均不大于10mm，与完好区混凝土碳化水平相当。

2.5 混凝土损伤深度及混凝土强度损失评估

采用超声法并结合钻芯取样的方法检测混凝土火损影响深度，参考混凝土内部密实性的检测方法，通过不同损伤区域超声声速值的变化评估结构混凝土强度的损失情况。

超声脉冲法是根据超声波在混凝土中传播的声学参数来表征混凝土质量的一种检测方法。超声波在相对均匀的混凝土中等距离传播时，声学参数具有一定的稳定性。当混凝土受高温影响后原结构被破坏，混凝土变得酥松，类似于混凝中的不密实、蜂窝及分层离析等缺陷，因缺陷破坏了声通路的连续性，会明显影响超声声时值。因此，利用概率统计原理对混凝土结构物上各测点声学参数进行分析，可对混凝土的损伤深度进行评估。

根据现场具体情况，在混凝土表面受损且尚未崩落处采用超声和钻取的芯样的方法检测损伤深度，对于混凝土已经崩落的损伤深度则直接用游标卡尺进行测量。根据检测结果，在火损较严重的区域检测的30个测点损伤深度为11.0～45.0mm。在火损一般的区域检测的25个测点损伤深度多为6.0～10.0mm。在火损轻微的区域检测的15个测点的损伤深度均小于5.0mm。

构件表层混凝土被火烧伤后变得疏松，会使超声声时值明显增大，因此可以通过完好区与缺陷区的声时值的变化来评估混凝土强度的损失情况。现场检测时，以若干完好构件的声时值计算出的声时临界值t1为基础，并假定比t1大的测点都存在损伤层。若某构件声时值的平均值为t2，则该构件损伤层混凝土强度损失则为（L1/t1-L2/t2）/（L1/t1），其中L1为与t1对应的测距，L2为与t2对应的测距。

经检测，一层柱混凝土损伤层的强度损失为16%～58%，一层顶梁混凝土损伤层的强度损失为19%～65%。二层柱混凝土损伤层的强度损失为10%～53%，二层顶梁混凝土损伤层的强度损失为12%～55%。

需要注意的是，强度完全损失的部位大部分处于混凝土保护层已经受火破坏的区域，由于混凝土破坏切断了超声波的声通路，造成声时值急剧降低，甚至出现采集不到信号的现象。

混凝土烧伤中性化深度测试结果汇总表

2.6 混凝土结构配筋情况

现场检测时采用钢筋测定仪在构件表面测量钢筋位置并记录保护层厚度，然后用钢卷尺量测钢筋间距。

经检测，抽检的一层柱的混凝土保护层厚平均值为27mm～35mm，二层柱的混凝土保护层厚平均值为28mm～32mm。抽检的一层顶梁的混凝土保护层厚度平均值为15mm～28mm，合格率为52%，二层顶梁的混凝土保护层厚度平均值为14mm～23mm，合格率为46%，不合格点绝大多数表现为保护层厚度偏小。抽检的现浇板混凝土保护层厚度平均值为8mm～27mm，合格点率为76%，不合格点部分偏大、部分偏小。

2.7 钢筋力学性能

高温会对混凝土内的钢筋造成显著影响，为了解灾后混凝土构件内钢筋力学性能，需对钢筋进行力学性能检验，现场在现浇板底和梁的露筋处截取钢筋进行力学性检验。

经检验，板底钢筋的屈服强度、抗拉强度、伸长率等力学性能均满足规范要求。从二层顶梁上截取的箍筋屈服强度、抗拉强度均不符合规范要求，与标准值相比较，分别降低约23%和15%。

3 处理意见

该工程一、二层顶梁、板大面积破坏，致使一层顶结构和二层顶结构的承载力大幅下降；一、二层部分框架柱受火损较严重，少数柱火损特别严重，混凝土保护层遭到破坏，直接影响该工程整体结构安全性和耐久性。因此，建议对一、二层受火烧伤构件进行加固补强处理，对已经烧穿的现浇板予以拆除，重新浇筑。

4 结语

火灾后的建筑结构受高温影响会发生不同程度的劣化，为确保工程的安全使用，灾后的安全检测是必要且重要的一环。准确、可靠的灾后检测可为进一步的安全评估及加固维修提供技术资料。后续的加固设计及实施依检测结果进行，可避免存在漏加固或者过度加固的现象，确保工程安全的同时也可为受灾业主节省开支。为确保检测结果的客观、准备、可靠，现场检测人员则应重视火灾后检测的重要性。